JPH11194345A - 液晶表示素子の配向膜光配向用偏光光照射装置 - Google Patents

液晶表示素子の配向膜光配向用偏光光照射装置

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JPH11194345A
JPH11194345A JP9887598A JP9887598A JPH11194345A JP H11194345 A JPH11194345 A JP H11194345A JP 9887598 A JP9887598 A JP 9887598A JP 9887598 A JP9887598 A JP 9887598A JP H11194345 A JPH11194345 A JP H11194345A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小さな偏光素子を使用して、液晶表示素子の
光配向を行うに必要な偏光光を光照射領域全体に均一に
照射することができるようにすること。 【解決手段】 ランプ1から放出される紫外線を含む光
は楕円集光鏡2で集光され、第1平面鏡3を介してイン
プットレンズ21に入射して平行光とされ偏光素子8’
に入射する。偏光素子8’には平行光が入射するため、
多層膜を使用した偏光素子あるいはブリュースタ角を利
用した偏光素子を使用しても照射領域全体に渡って偏光
方向が均一な偏光光を得ることができる。偏光素子8’
から出射した光はインテグレータレンズ4、第2平面鏡
6等を介して液晶表示素子等のワークWに入射する。な
お、インテグレータレンズ4からの出射光を平行光とす
る第1のレンズ22と偏光素子8’をインテグレータレ
ンズ4の出射側に設け、偏光素子8’の出射側に第2レ
ンズ23を設け平行光を発散させてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子の配
向膜に偏光光を照射して液晶を光配向させるための偏光
光照射装置に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶表示素子は通常2枚の基板から構成
され、一方の基板に液晶を駆動するための駆動素子(例
えば薄膜トランジスタ)や、透明導電膜で形成された液
晶駆動用電極、液晶を特定方向に配向させるため配向膜
等が形成される。また、他方の基板には、ブラックマト
リックスと呼ばれる遮光膜、またはカラー液晶表示素子
の場合にはカラーフィルタ、および上記した配向膜が形
成される。
【0003】配向膜は、通常、ポリイミド樹脂等の薄膜
の表面に、ラビングと呼ばれる処理を施して特定方向に
微細な溝を付けたものであり、液晶の分子をこの溝に沿
って特定方向に配向させる働きをする。上記ラビング処
理は、回転するローラに巻き付けられたラビング布と呼
ばれる布で、基板上を擦って作成する方法が広く用いら
れている。上記ラビングによる配向膜の形成は、基板を
ラビング布により擦って行うため、ほこり、静電気、ス
クラッチ等の刺激が発生し、歩留りが低下することが避
けられない。そこで、近年、配向膜に上記ラビングを施
さず、液晶の配向を揃える技術が提案されている(ラビ
ングしないで液晶の配向を揃える技術を、以下ノンラビ
ングという)。
【0004】上記ノンラビングの技術の中に偏光光を利
用する方法がある。この方法は、 配向膜であるポリイミド樹脂等の薄膜に、偏光光を
照射して、薄膜中の特定方向のみのポリマを、光化学反
応により分極や構造変化させる。 このことにより、薄膜上の液晶分子の配向を揃え
る。というものである(以下この配向技術を光配向技術
と呼ぶ)。 上記方法において、照射する偏光光にはエネルギの高い
紫外線が用いられることが多い。最近では、可視光で分
極や構造変化する配向膜材料も開発されている。
【0005】図5は上記偏光光を照射して液晶表示素子
の配向膜の光配向を行う光照射装置の構成の一例を示す
図である。同図において、10は光照射装置であり、ラ
ンプ1から放出される紫外線を含む光は楕円集光鏡2で
集光され、第1平面鏡3で反射してインテグレータレン
ズ4に入射する。インテグレータレンズ4から出射した
光は、シャッタ5、第2平面鏡6を介してコリメータレ
ンズ7に入射し、コリメータレンズ7により平行光にさ
れ、偏光素子8に入射する。そして、偏光素子8から出
射する偏光光は液晶表示素子等のワークWに入射する。
【0006】上記光配向において、偏光光を得るための
偏光素子としては、偏光機能を有する樹脂フィルム、ま
たは偏光機能を有する有機膜をガラスに貼り付けたも
の、複屈折性の特殊なプリズムを使用したものが使われ
てきた。また、ランプと集光鏡およびインテグレータレ
ンズからなる発散光(非平行光)を照射する光照射装置
においては、光の出射口から遠いワークの近傍に偏光素
子8を置いていた。これは、光束が小さい、すなわち、
光が集中するインテグレータレンズの入射側では、非常
に強い光または紫外線および高い温度に偏光素子が曝さ
れ、有機膜を使用した偏光素子は強い光や紫外線、高温
での変化が激しく、この位置では実質的に使用できない
からである。
【0007】また、光の出射口から遠いワークの近傍に
置いたとしても、有機膜は紫外線により光学特性が経時
劣化するために、実用には適さないという問題があっ
た。一方、複屈折の特殊プリズムを使用した偏光素子は
結晶であるため、大型化ができない、入射角度依存性
(後述する)が大きい等の問題があり、露光装置に適用
することは実際上困難である。なお、ここで言う平行光
とは、光源中心を出て照射面における任意の各点に入る
各光路線(この光源中心から来る光路線のことを、図面
では中心光線と記している)同士が、照射面の光入射側
において、互いに平行である光のことを指す。ここにお
いて、インテグレータレンズに入射する光路線を問題に
する場合には、光源中心は集光鏡の開口中心であり、照
射面はインテグレータレンズの各レンズ素子の各中心で
あり、照射面に入射する光路線を問題にする場合には、
光源中心はインテグレータレンズの中心であり、照射さ
れる面が照射面である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
偏光素子を液晶表示素子の光配向に適用するには種々の
問題があった。そこで、本出願人は先にブリュースタ角
を利用した偏光素子および多層膜(干渉膜)を用いた偏
光素子を提案した。ブリュースタ角を利用した偏光素子
は、間隔をおいて平行配置した複数枚のガラス板を光軸
に対してブリュースタ角だけ傾けて配置したものであ
る。また、多層膜(干渉膜)を用いた偏光素子は、基板
上に膜が多層に渡って蒸着されてなる特定の波長域の光
を偏光するフィルタであって、上記フィルタに入射する
光における所定の偏光成分に対する屈折率が、上記多層
膜の互いに隣合う層の膜において異なっているものであ
る(ブリュースタ角を用いた偏光素子については特願平
8−242121号参照、また、多層膜を用いた偏光素
子については特願平9−141317号参照)。
【0009】上記のような偏光素子は、入射光の角度依
存性を有する。このため上記した偏光素子を用いた光照
射装置においては、図5に示すようにコリメータレンズ
もしくはコリメータミラーからの出射光を偏光素子に入
射させ、ワークに偏光光を照射できるようにした。しか
し、液晶パネル製造用では大きな照射領域が必要である
ために、コリメータレンズもしくはコリメータミラーの
出射側では光束が広がっている。したがって、全照射領
域に渡って偏光光を得るためには、巨大な偏光素子が必
要となる。巨大な偏光素子の製造は、干渉膜を用いたタ
イプの場合、膜蒸着装置の大きさの制限から実際上困難
である。なお、ブリュースタ角を利用したタイプの場合
には、大きな偏光素子を製造可能だが、重量、コスト共
に大きくなるリスクがある。
【0010】偏光素子の大型化を防ぐためには、コリメ
ータレンズもしくはコリメータミラーを使用せず、非平
行光(発散光)を偏光素子に入射させるということが考
えられる。しかし、非平行光を上記偏光素子に入射する
と、偏光素子の中心部と外周部とでは、入射する光の角
度が異なるため、上記に述べた偏光素子の入射光の角度
依存性により次のような問題が起こる。
【0011】(1)多層膜(干渉膜)を用いた偏光素子
の場合 多層膜の光干渉を利用した偏光素子は、前記した特願平
9−141317号に記載されるように、干渉効果によ
り特定の波長の特定偏光光成分を、遮光または減衰させ
ることで偏光光を得るものである。この特定の偏光光成
分を遮光または減衰させる特定波長域は、通常数十〜百
数十nm程度の狭い幅であることが多い。
【0012】超高圧水銀ランプやキセノンランプ等の、
広範囲の波長領域に発光域を持つランプと、この偏光素
子とを組み合わせて使用する場合、上記特定波長域以外
の波長域に光は、偏光されずに無偏光のまま偏光素子を
通過する。このため、別途バンドパスフィルタや波長選
択ミラー等を用いて、特定波長域以外の光を遮断するこ
とを行う。このバンドパスフィルタや波長選択ミラー等
の波長特性は、当然のことながら上記偏光素子から出射
される無偏光光を十分に遮断する特性のものを選定す
る。すなわち、バンドパスフィルタの透過波長幅や波長
選択ミラーの反射波長幅は、上記偏光素子の遮光または
減衰される波長域の幅と同じか、少し狭く設定する。
【0013】ここで、偏光素子の多層膜に入射する光の
入射角度が変化すると、入射光の膜中の走行距離(膜の
光学的厚さ)が変わり、それに伴い干渉を起こす波長域
(特定偏光光成分を遮光または減衰させることができる
波長)が変化する。これを多層膜の遮光波長特性がシフ
トするという。すなわち、コリメータレンズもしくはコ
リメータミラーを用いない非平行光をそのまま偏光素子
に照射すると、多層膜の光照射領域の外周部に向かうに
従って入射角度が大きくなり、遮光波長特性がシフトす
る。遮光波長特性がシフトすると、上記特定波長域の光
であっても、偏光されずにそのまま偏光素子を通過す
る。
【0014】図6は上記のように、多層膜(干渉膜)を
用いた偏光素子に平行光、発散光が入射した場合の光照
射領域における偏光方向を示す図であり、同図の矢印が
偏光方向を示している。多層膜を用いた偏光素子に平行
光が入射した場合には、同図(a)に示すように光照射
領域における偏光方向は全域に渡って同じ方向となる。
これに対して、、偏光素子に発散光が入射した場合、同
図(b)に示すように、光の入射角が0°に近い光軸近
傍では偏光光が得られるが、光照射領域の外周部に向か
うに従って入射角度が小さくなり、光の入射角度によっ
ては、外周部では無偏光光となる。このため、図6
(b)に示すような状態で配向膜に光を照射すると、光
照射領域の外周部では、無偏光の光の成分が多くなり、
配向膜において特定方向以外の(あらゆる方向の)ポリ
マも反応する。その結果、液晶の配向がおこらないか、
不十分となって製品不良となる。
【0015】光照射領域の外周部での製品不良を避ける
ためには、偏光素子全域、すなわち、露光領域全域に渡
って無偏光光を遮断する必要がある。したがって、上記
バンドパスフィルタ等の波長幅を更に狭くする必要が生
ずる。しかしながら、そのようにすると、利用できる光
の波長領域が狭くなり、配向膜に照射される光のエネル
ギが減少し、処理時間が長くなるという問題が起こる。
【0016】(2)ブリュースタ角を利用した偏光素子
の場合 偏光素子に入射する光の入射角が、ブリュースタ角の場
合は、ほぼ100%のP偏光光成分が透過するが、ブリ
ュースタ角から外れるとP偏光成分の透過率が悪くなる
(反射による損失が増える)。非平行光をこのような偏
光素子に入射すると、偏光素子の中心部ではブリュース
タ角で入射しても、外周部に向かうにしたがって入射角
がブリュースタ角からはずれる。したがって、光が照射
される配向膜表面においては、照射領域の外周に行くほ
ど、P偏光成分の照度が低下する(前記特願平8−24
2121号の図5参照)。このことにより、光照射領域
の外周部における照射量が不十分になり、配向膜の特定
方向のポリマの反応する度合いが低下し、液晶の配向が
起こらないか不十分となって製品不良となる。
【0017】さらに、偏光素子の構成条件や光の入射角
度により偏光素子の外周部で偏光方向が変化する場合が
ある。例えば、15枚の石英ガラスから構成される偏光
素子に発散光が入射した場合、図7に示すように光照射
領域の両側においては、最大6°偏光方向が傾く。すな
わち、入射角の違いにより、S偏光成分とP偏光成分が
透過する比率が変化するため、偏光方向がS偏光とP偏
光のベクトルの合力方向となり偏光方向が変化する。
【0018】図8は上記のように、ブリュースタ角を利
用した偏光素子に平行光、発散光が入射した場合の光照
射領域における偏光方向を示す図であり、同図の矢印が
偏光方向を示している。ブリュースタ角を利用した偏光
素子に平行光が入射した場合には、同図(a)に示すよ
うに光照射領域における偏光方向は全域に渡って同じ方
向となる。これに対して、偏光素子に発散光が入射した
場合、同図(b)に示すように、光照射領域の外側に向
かうにしたがって、S偏光成分とP偏光成分の比率が変
化し、同図矢印方向をP偏光とすると、光照射領域の外
側では徐々にS偏光成分が多くなる。このため、配向膜
表面において偏光方向が変化し、光照射領域の外側にお
いては、反応させたい特定方向とは異なる方向のポリマ
が反応する。その結果、液晶の配向方向が異なり製品不
良となる。
【0019】また、ブリュースタ角を利用した偏光素子
は、上記したようにガラス板を光軸に対してブリュース
タ角だけ傾けて配置したものであるが、1枚のガラス板
では偏光分離効率が悪い。そこで、消光比を上げるた
め、通常、前記図8に示したように、複数枚のガラス板
を間隔をおいて平行配置する。上記のように複数枚のガ
ラス板を用いて偏光素子を構成した場合、次のような問
題が生ずる。 光入射側の1枚目のガラス板の表面以外(例えば1
枚目のガラス板の裏面、2枚目のガラス板の表面等)で
反射されたS偏光成分が、他のガラス板の表面や裏面で
多重反射し、迷光となって僅かであるが、偏光素子を通
過する。このため、ブリュースタ角を利用した偏光素子
の場合、ガラス板の枚数を増やしても消光比がなかなか
改善されない。 一方、消光比を良くするため、さらにガラス枚数を
増やすと、偏光素子を通過することによる光軸のずれ量
が大きくなり、光学系の設計が難しくなる。 また、ガラス枚数が増えると、偏光素子の大きさが
大きくなり、装置が大型化する。
【0020】本発明は上記した事情を考慮してなされた
ものであって、その目的とするところは、偏光素子の大
型化を防ぐことができ、また、液晶表示素子の光配向を
行うに必要な偏光光を光照射領域全体に均一に照射する
ことができる液晶表示素子の配向膜光配向用偏光光照射
装置を提供することである。
【0021】
【課題を解決するための手段】本発明においては、上記
課題を次にように解決する。 (1)インプットレンズを、集光鏡と上記インテグレー
タレンズとの間に設け、上記集光鏡の開口中心を出て上
記インテグレータレンズを構成する各レンズ素子の各中
心に入る各光路線同士を上記インテグレータレンズの光
入射側において平行とし、偏光素子を上記インプットレ
ンズと上記インテグレータレンズとの間の光路中に設け
る。 (2)インデグレータレンズの出射側に、インテグレー
タレンズの中心を出て第2レンズの任意の各点に入る各
光路線同士を第2レンズの入射側において平行とする第
1レンズを設けるとともに、該第1レンズから出射され
た平行光を非平行な発散光とする第2レンズを設け、偏
光素子を上記第1レンズと第2レンズとの間の光路中に
設ける。
【0022】上記したように、インプットレンズまたは
第1レンズによって、集光鏡による収束光またはインテ
グレータレンズによる発散光を平行光として、その平行
光を偏光素子に入射させる構成とすることにより、偏光
素子の中心部と外周部に入射する光の角度が同一とな
り、照射領域の外周部における無偏光光の漏れ、特定方
向の偏光光の照度の低下、偏光方向の変化を無くすこと
ができる。このため、照射領域の外周部において、液晶
分子の配向不良が局所的に発生するという製品不良が無
くなり、歩留りが向上する。また、偏光素子を光束が小
さいインテグレータレンズの入射側もしくは出射側に入
れているので、偏光素子の大きさを小さくすることがで
き、多種の偏光素子を安価に利用することができるとと
もに、装置の巨大化を防ぐことができる。なお、上記
(2)のように第1レンズをインテグレータレンズの出
射側に設け平行光を偏光素子に入射させる場合には、偏
光素子から出射した光の光束を広げて光照射面において
必要な照射面積を確保する必要から、平行光を非平行な
発散光とする第2レンズを設ける必要がある。
【0023】上記(1)(2)において、偏光素子とし
ては、前記した無機多層膜を利用した偏光素子、ブリュ
ースタ角を利用した偏光素子を使用することができる。
また、ブリュースタ角を利用した偏光素子を使用する場
合、少なくとも1枚のガラス板の表面にP偏光光の透過
率が高く、S偏光光の反射率が高い多層膜を形成するこ
とにより、消光比を改善することができる。 無機多層膜(干渉膜)を利用した偏光素子を使用し
た場合。 偏光素子に平行光が入射するため、パンドパスフィルタ
等の波長域を狭くする必要が無く、利用できる波長領域
が狭くならないので、配向膜に照射される光のエネルギ
を十分確保することができ、処理時間を短くすることが
できる。また、無機多層膜(干渉膜)を利用した偏光素
子は、強い光や紫外線、高温でも劣化が起こらないた
め、光束が小さいインテグレータレンズの入射側もしく
は出射側に設けても劣化が起こらない。
【0024】 ブリュースタ角を利用した偏光素子を
用いる場合。 ブリュースタ角を利用した偏光素子はガラス板を並べて
偏光素子としたものであり、強い光や紫外線、高温でも
劣化が起こらないため、光束が小さいインテグレータレ
ンズの入射側もしくは出射側に設けても劣化が起こらな
い。また、上記複数枚のガラス板から構成されるブリュ
ースタ角を利用した偏光素子において、上記ガラス板の
少なくとも一枚にP偏光光の透過率が高くS偏光光の反
射率が高い誘電体多層膜を蒸着してもよい。これによ
り、上記多層膜を形成したガラス板を通過するS偏光光
を少なくすることができ、消光比を改善することができ
る。この多層膜はガラス板の表面に形成しても、裏面に
形成しても同等の効果が得られる。また、上記多層膜
は、何枚目のガラス板に形成してもよいが、光入射側の
1枚目の表面に設けると、S偏光成分の強度が最も強い
段階で反射させることができるので、偏光素子に入射す
るS偏光成分を最も効率的よく排除することができる。
また、上記多層膜で反射したS偏光成分が多重反射によ
り偏光素子を通過することがないので、消光比が良くな
る。
【0025】
【発明の実施の形態】図1は本発明の第1の実施例の光
照射装置の構成を示す図である。同図において、図5に
示したものと同一のものには、同一の符号が付されてお
り、本実施例においては、インテグレータレンズ4の入
射側に、楕円集光鏡2から出射する収束光を平行光にす
るためのインプットレンズ21と、多層膜もしくはブリ
ュースタ角を利用した偏光素子8’が配置されている。
なお、上記偏光素子8’として多層膜を利用した偏光素
子を用いる場合には、偏光する特定波長域以外の波長域
の光を遮断するバンドパスフィルタ11をシャッタ5の
出射側に設ける(同図中に点線で示している)。なお、
バンドパスフィルタ11は、楕円集光鏡2からワークW
までの光路中のどの位置に入れてもよい。
【0026】同図において、ランプ1から放出される紫
外線を含む光は楕円集光鏡2で集光され、第1平面鏡3
で反射してインプットレンズ21に入射する。インプッ
トレンズ21は楕円集光鏡2で集光された光を平行光に
して偏光素子8’に入射させる。偏光素子8’は前記し
たように、多層膜もしくはブリュースタ角を利用した偏
光素子から構成され、多層膜を利用した偏光素子の場合
は、干渉効果により特定の波長の特定偏光光成分を遮光
または減衰させる。
【0027】上記偏光素子8’から出射する光はインテ
グレータレンズ4に入射し、発散光を出射する。その出
射光は、シャッタ5を介して第2平面鏡6に入射する。
そして、第2平面鏡6で反射した光が、液晶表示素子等
のワークWに照射される。インプットレンズ21により
偏光素子8’に入射する光は平行光とされているので、
偏光素子8’から出射する偏光光の偏光方向は照射領域
全体に渡って均一であり、ワークWの全域を支障なく光
配向させることができる。
【0028】ここで、偏光素子8’として、ブリュース
タ角を利用した複数枚のガラス板から構成される偏光素
子を使用する場合、前記したように光入射側の1枚目の
ガラス板の表面以外で反射したS偏光成分が、他のガラ
ス板の表面や裏面で多重反射し、迷光となって僅かであ
るが偏光素子を通過する。上記多重反射により偏光素子
8’を通過するS偏光光を少なくするには、偏光素子を
構成するガラス板の少なくとも1枚にP偏光光の透過率
が高く、S偏光光の反射率が高い膜を蒸着すればよい。
図2は、上記複数枚のガラス板から構成されるブリュー
スタ角を利用した偏光素子において、消光比を改善する
ため、ガラス板にP偏光光の透過率が高く、S偏光光の
反射率が高い多層膜を蒸着した実施例を示している。
【0029】図2(a)に示すように1枚目のガラス板
の表面にP偏光光の透過率が高く、S偏光光の反射率が
高い誘電体多層膜を蒸着すると、偏光素子8’に入射す
る無偏光の入射光の内、S偏光成分の大部分は多層膜で
反射する。そして、第1枚目のガラス板を通過した一部
のS偏光成分は同図に示すように多重反射をしながら、
偏光素子8’から出射するが、S偏光成分が最も強い1
枚目のガラス板の表面で殆どのS偏光成分を反射してい
るので、上記多重反射するS偏光成分は極めて僅かであ
り、偏光素子8’からS偏光成分は殆ど出射せず、偏光
素子に入射するS偏光成分を最も効率よく排除すること
ができる。上記蒸着膜としては、例えば、二酸化ハフニ
ウム(Hf 02 )と二酸化珪素(Si 02 ) を交互に1
2層重ねた、物理膜厚が約1μmの蒸着膜を用いること
ができる。
【0030】また、上記多層膜は、必ずしも1枚目のガ
ラス板の表面に形成する必要はなく、2枚目以降の任意
のガラス板の表面もしくは裏面に形成してもよく、複数
枚のガラス板の表面に形成してもよい。例えば、光出射
側の最後のガラス板に多層膜を形成した場合には、図2
(b)に示すように、光入射側の1枚目のガラス板の表
面以外で反射したS偏光成分が、他のガラス板の表面や
裏面で多重反射しながら最終段のガラス板に至るが、最
終段のガラス板の裏面に設けられた多層膜で反射するの
で、図2(a)と同様に、偏光素子8’から出射するS
偏光成分を排除することができる。
【0031】しかし、上記多層膜を1枚目のガラス板の
表面に蒸着した場合よりは、S偏光光成分を排除する効
率が悪くなる。これは、多層膜で反射したS偏光光成分
が、上(光入射側)のガラス板で多重反射して、一部最
終段のガラス板まで戻ってくるからである。したがっ
て、多層膜はなるべく上流(光入射側)のガラス板に蒸
着する方がS偏光光成分の排除に対しては効率が良い。
ブリュースタ角を利用した偏光素子において、上記多層
膜を蒸着したガラス板を、複数枚のガラス板のどこに配
置するかは、光照射装置の構造上の制約、例えば、多層
膜を蒸着したガラス板のメンテナンス性(蒸着膜は、材
質によっては、空気中の湿気や、空気中に含まれる例え
ば、酸、アルカリ、有機物等の溶媒物質により、劣化す
る場合がある。この場合、メンテナンスとして交換や再
生等が必要となる)と、必要な消光比とを考慮して最適
な配置を選択すればよい。
【0032】ところで、液晶表示素子の配向膜の配向に
おいて、1つの画素を2つもしくはそれ以上に分割し、
分割した画素毎に液晶の配向方向を変えることにより、
液晶パネルの視野角を改善することが行われている。こ
の方法は画素分割法、あるいはマルチドメイン法と呼ば
れている。光配光を上記画素分割法に適用する場合に
は、マスクを用いて画素の分割した一つの部分に偏光光
を照射し、次にマスクを交換して分割した他の部分に偏
光方向を最初の照射方向と異なった方向にして偏光光を
照射する。そして、これを分割数だけ繰り返すことによ
り、分割画素毎の液晶の配向方向を変えるができる。こ
の場合は、マスクを介して所望の部分だけに正確に偏光
光を照射するために、平行光を照射する必要がある。
【0033】本実施例の光照射装置を上記画素分割法に
適用する場合には、図3に示すように、第2平面鏡6の
出射側に平行光を得るためのコリメータレンズ7を配置
する。また、アライメント顕微鏡9を設け、アライメン
ト顕微鏡9により、マスクMとワークWの位置合わせを
したのち、コリメータレンズ7が出射する平行光をマス
クMを介してワークWに照射して、分割画素毎に光配向
を行う。なお、この場合でも、偏光素子8’をコリメー
タレンズ7の出射側に配置する必要はなく、光束が小さ
いインテグレータレンズ4の入射側に偏光素子8’を配
置することができる。
【0034】本実施例の光照射装置においては、上記の
ように偏光素子8’を光束が小さいインテグレータレン
ズ4の入射側に配置し、インプットレンズ21から出射
する平行光を偏光素子8’に入射させているので、小さ
な偏光素子を用いて、ワークWの全域を支障なく光配向
させることができる。また、偏光素子8’として、無機
多層膜の光干渉を利用した偏光素子もしくはブリュース
タ角を利用した偏光素子を使用しているので、強い光や
紫外線が照射されたり、高温になっても、偏光素子の劣
化が起こらない。
【0035】図4は本発明の第2の実施例の光照射装置
の構成を示す図である。同図において、図1に示したも
のと同一のものには、同一の符号が付されており、本実
施例においては、インテグレータレンズ4からの出射光
を平行光にする第1レンズ22と偏光素子8’をインテ
グレータレンズ4の出射側に設けるとともに、偏光素子
8’から出射した平行光を発散させる第2レンズ23が
設けられている。同図において、ランプ1から放出され
る紫外線を含む光は楕円集光鏡2で集光され、第1平面
鏡3で反射して、インテグレータレンズ4に入射する。
インテグレータレンズ4から出射する光は、第1レンズ
22に入射して平行光とされ、偏光素子8’に入射す
る。偏光素子8’は前記したように、多層膜もしくはブ
リュースタ角を利用した偏光素子から構成され、多層膜
を利用した偏光素子の場合は、干渉効果により特定の波
長の特定偏光光成分を遮光または減衰させる。また、ブ
リュースタ角を利用した偏光素子を使用する場合には、
前記したように、偏光素子8’を構成するガラス板の少
なくとも1枚の表面にP偏光光の透過率が高く、S偏光
光の反射率が高い膜を蒸着してもよい。これにより消光
比を改善することができる。
【0036】上記偏光素子8’から出射する平行光は、
第2レンズ23に入射して発散光とされ、その出射光
は、シャッタ5を介して第2平面鏡6に入射する。そし
て、第2平面鏡6で反射した光が、液晶表示素子等のワ
ークWに照射される。なお、偏光素子8’として、多層
膜を利用した偏光素子を利用する場合は、例えばシャッ
タ5の出射側に前記図1に示したようにバンドパスフィ
ルタ11が設けられる。第1レンズ22により偏光素子
8’に入射する光は平行光とされているので、偏光素子
8’から出射する偏光光の偏光方向は照射領域全体に渡
って均一であり、ワークWの全域を支障なく光配向させ
ることができる。また、第2レンズ23を設けて偏光素
子8’から出射する平行光を発散光としているので、偏
光素子から出射した光の光束を広げて光照射面における
必要な照射面積を確保することができる。
【0037】本実施例の光照射装置を上記画素分割法に
適用する場合には、前記図3と同様に、第2平面鏡6の
出射側に平行光を得るためのコリメータレンズ7を配置
し、コリメータレンズ7が出射する平行光をマスクMを
介してワークWに照射して、分割画素毎に光配向を行
う。本実施例の光照射装置においては、第1の実施例と
同様、偏光素子8’を光束が小さいインテグレータレン
ズ4の入射側に配置し、第1レンズ22から出射する平
行光を偏光素子8’に入射させているので、小さな偏光
素子を用いて、ワークWの全域を支障なく光配向させる
ことができる。また、偏光素子8’として、無機多層膜
の光干渉を利用した偏光素子もしくはブリュースタ角を
利用した偏光素子を使用しているので、強い光や紫外線
が照射されたり、高温になっても、偏光素子の劣化が起
こらない。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
以下の効果を得ることができる。 (1)光束が小さいインテグレータレンズの入射側もし
くは出射側に偏光素子を配置しているので、偏光素子の
大きさを小さくすることができ、多種の偏光素子を安価
に利用することができる。 (2)大きな液晶表示素子の配向膜の光配向を行う場合
であっても、装置が巨大化することがなく省スペース化
を図ることができる。また、装置のコストを低減化する
ことができる。 (3)無機多層膜を利用した偏光素子や、ガラス板から
構成されるブリュースタ角を利用した偏光素子を使用す
ることにより、強い光や紫外線が照射されたり、高温に
なっても偏光素子が劣化することがなく、装置の長寿命
化を図ることができる。
【0039】(4)ブリュースタ角を利用した偏光素子
において、少なくとも1枚のガラス板に、P偏光光の透
過率が高くS偏光光の反射率が高い誘電体多層膜を蒸着
することにより、偏光素子を通過するS偏光光を少なく
することができる。すなわち、配置するガラス板の枚数
を格別多くすることなく、所望の偏光光の消光比を得る
ことができる。このため、ガラス板の枚数が少なくてす
むので、偏光素子を通過することによる光軸のずれ量を
小さくすることができ、光学設計を容易にすることがで
きる。また、偏光素子が小型のままでよく、装置の大型
化を防ぐことができるとともに、高価なガラス板の枚数
が少なくてよいので、蒸着により多層膜を形成する工程
を考慮してもコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の光照射装置の構成を示
す図である。
【図2】ブリュースタ角を利用した偏光素子において、
ガラス板の表面もしくは裏面に多層膜を形成した場合を
説明する図である。
【図3】図1の光照射装置を画素分割法に適用した場合
の構成を示す図である。
【図4】本発明の第2の実施例の光照射装置の構成を示
す図である。
【図5】液晶表示素子の配向膜の光配向を行う光照射装
置の従来例を示す図である。
【図6】多層膜を用いた偏光素子に平行光、発散光が入
射した場合の光照射領域における偏光方向を示す図であ
る。
【図7】ブリュースタ角を利用した偏光素子に発散光が
入射した場合における偏光方向の傾きを説明する図であ
る。
【図8】ブリュースタ角を利用した偏光素子に平行光、
発散光が入射した場合の光照射領域における偏光方向を
示す図である。
【符号の説明】
1 ランプ 2 楕円集光鏡 3 第1平面鏡 4 インテグレータレンズ 5 シャッタ 6 第2平面鏡 7 コリメータレンズ 8’ 偏光素子 9 アライメント顕微鏡 10 光照射装置 11 バンドパスフィルタ 21 インプットレンズ 22 第1レンズ 23 第2レンズ M マスク W ワーク

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ランプと、該ランプの光を集光する集光
    鏡と、偏光素子と、インテグレータレンズとからなる液
    晶表示素子の配向膜光配向用偏光光照射装置において、 上記集光鏡の開口中心を出て上記インテグレータレンズ
    を構成する各レンズ素子の各中心に入る各光路線同士を
    上記インテグレータレンズの光入射側において平行とす
    るインプットレンズを、上記集光鏡と上記インテグレー
    タレンズとの間に設け、 さらに、偏光素子を上記インプットレンズと上記インテ
    グレータレンズとの間の光路中に設けたことを特徴とす
    る液晶表示素子の配向膜光配向用偏光光照射装置。
  2. 【請求項2】 ランプと、該ランプの光を集光する集光
    鏡と、偏光素子と、インテグレータレンズとからなる液
    晶表示素子の配向膜光配向用偏光光照射装置において、 インデグレータレンズの出射側に、インテグレータレン
    ズの中心を出て第2レンズの任意の各点に入る各光路線
    同士を第2レンズの入射側において平行とする第1レン
    ズを設けるとともに、該第1レンズから出射された平行
    光を非平行な発散光とする第2レンズを設け、 さらに、偏光素子を上記第1レンズと第2レンズとの間
    の光路中に設けたことを特徴とする液晶表示素子の配向
    膜光配向用偏光光照射装置。
  3. 【請求項3】 上記偏光素子は、基板上に膜が多層に渡
    って蒸着されてなる特定の波長域の光を偏光するフィル
    タであって、 上記フィルタに入射する光における所定の偏光成分に対
    する屈折率が、上記多層膜の互いに隣合う層の膜におい
    て異なることを特徴とする請求項1または請求項2の液
    晶表示素子の配向膜光配向用偏光光照射装置。
  4. 【請求項4】 上記偏光素子は、間隔をおいて平行配置
    した複数枚のガラス板を光軸に対してブリュースタ角だ
    け傾けて配置したものであることを特徴とする請求項1
    または請求項2の液晶表示素子の配向膜光配向用偏光光
    照射装置。
  5. 【請求項5】 上記ガラス板の少なくとも一枚に、P偏
    光光の透過率が高くS偏光光の反射率が高い膜を蒸着し
    たことを特徴とする請求項4の液晶表示素子の配向膜光
    配向用偏光光照射装置。
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